161

G1 – масса воды в аккумуляторе до разрядки, кг; G2 – то же после разрядки, кг;

D = G1 – G2 - масса полученного в аккумуляторе пара, кг;

tн1 и tн2 – температура воды в аккумуляторе до и после разрядки, оС; ср - массовая теплоемкость воды, кДж/(кг К);

i2 – энтальпия пара в конце разрядки аккумулятора, кДж/кг. Баланс (14.6) можно представить:

где ρ1 – плотность воды в начале разрядки, кг/м3; α – коэффициент, учитывающий долю заполнения аккумулятора водой (α = 0,9…0,95).

Удельный объем аккумулятора (м3/кг), отнесенный к 1 кг аккумулируемого пара,

14.2.3 Выравнивание паропроизводительности утилизационной установки методом подтопки

Дебалансы производственного пара могут возникнуть из-за неравномерности выдачи пара утилизационной установкой. Выравнивание паропроизводи-

162

тельности теплоутилизационной установки можно осуществить путем подтопки, т.е. сжиганием в утилизационной установке топлива. Обычно котлыутилизаторы (КУ) обогреваются отходящими от технологического агрегата дымовыми газами. Когда расход или температура отходящих газов по разным причинам уменьшаются, паропроизводительность КУ снижается. Повысить ее до нужного значения можно путем сжигания топлива в подтопочном устройстве и подмешивания горячих газов, выходящих из подтопочного устройства к отходящим газам из печи (рисунок 14.2). Подтопкой можно обеспечить номинальную паропроизводительность КУ и при остановленной печи и даже повысить ее. В обоих случаях дополнительный пар получается за счет сжигания топлива, как в обычных производственных или пиковых котельных.

Наиболее распространены КУ змеевикового типа с многократной принудительной циркуляцией (МПЦ). Змеевиковые КУ с МПЦ рассчитаны на температуру греющих газов не выше 850 оС, т.к. пакеты труб крепятся к своду котла неохлаждаемыми подвесками, которые могут перегореть. Обеспечить температуру перед КУ не выше 850 оС при значительных размерах подтопки, особенно

топливо

воздух

топливо воздух

Рисунок 14.2 – Схема утилизационной установки с подтопкой

1 – технологический агрегат; 2 – котел-утилизатор; 3 – вынесенная топка; 4 - дымосос

163

при остановленной печи можно сжиганием топлива в подтопочном устройстве со значительно увеличенным избытком воздуха (больше 2), но это приводит к снижению КПД утилизационной установки из-за увеличения объема уходящих газов (потерь). Так при остановленной печи и номинальной паропроизводительности КУ за счет подтопки КПД КУ может быть равным 0,65…0,7. Существенно повысить КПД до 0,8…0,87 можно применением рециркуляции газов. Расход газов, сбрасываемых после КУ в атмосферу, в этом случае будет равен расходу их из подтопочного устройства, в котором топливо сжигается с мин и- мальным избытком воздуха. Потеря теплоты будет такая же, как у обычных котлов.

Используя котлы-утилизаторы с подтопкой в качестве обычных парогенераторов как пиковых можно решить проблему дебаланса пара на промышленном предприятии.

Рациональный выбор параметров пара от утилизационных установок с комплексным учетом общезаводских интересов является весьма сложной задачей. В котлах, работающих на топливе, температура продуктов сгорания в топке составляет обычно около 2000 оС. Температура отходящих газов перед КУ

большое влияние на его паропроизводительность имеет давление вываемого пара, которым определяется температура испарения воды, а, тельно, и возможное охлаждение греющих газов в испарительной части, в торой отдается основное количество теплоты. Экономически оправданная нимальная разность температур между газами и испаряемой водой на холодном конце испарительной части КУ tхол ~ 40 оС (рисунок 14.3).

Теплота, отдаваемая потребителям 1 кг пара, сравнительно мало зависит от его давления, так как определяется в основном теплотой конденсации, поэтому, чем ниже давление пара в КУ, тем больше теплоты получит потребитель при том же расходе греющих газов и одинаковой их начальной температуре.

При заданном расходе греющих газов GКУ и их температуре на входе в КУ

где ср – средняя массовая изобарная теплоемкость газов в КУ можно принять ср = 1,05 кДж/(кг К); t′г и t″г – температура газов на входе и на выходе из испарительной части КУ; tг′′ = tн + tхол, здесь tн – температура кипения воды в

КУ определяется по давлению из таблиц состояния насыщения; tхол – экономически оправданная минимальная разность температур между газами и испаряемой водой на холодном конце испарительной части КУ, можно принять tхол = 40 оС; i″, i′ и r – энтальпия сухого насыщенного пара, кипящей воды и теплота парообразования определяются по давлению из таблиц состояния насыщения.

Проведя исследование зависимости паропроизводительности КУ от давления вырабатываемого сухого насыщенного пара на основе формулы (14.11) можно получить кривую, изображенную на рисунке 14.4. Поэтому если пар от КУ имеет круглогодичных производственных потребителей, то нецелесообразно повышать давление пара выше требуемого потребителями, так как это при-